Perincian dan kebolehharapan sambungan pateri SAC305 komponen BGA dengan penggunaan dua jenis pemindahan haba untuk kaedah proses kerja semula

Abstract

Tesis ini membentangkan kajian komprehensif ke atas pencirian dan kebolehharapan sambungan pateri SAC305 komponen tatasusunan grid bebola (BGA) tertakluk kepada kaedah proses kerja semula menggunakan dua mekanisme pemindahan haba yang berbeza, pemanasan olakan dalam kerja semula udara panas dan pemanasan sinaran dalam kerja semula laser di bawah keadaan kitaran haba terpecut. Aloi pateri SAC305 telah digunakan pada papan litar bercetak (PCB) pengawet kebolehpematerian organik (OSP) dan ujian kitaran haba (TCT) dilakukan sehingga 900 kitaran untuk mereplikakan keadaan kendalian. Analisis perbandingan menunjukkan bahawa kerja semula laser menghasilkan tegasan haba yang jauh lebih rendah daripada kerja semula udara panas dan mengurangkan kerosakan mekanikal pada sambungan pateri komponen bersebelahan. Taksiran pasca TCT menggunakan ujian pencelup dan tarikan (DnP) mendedahkan bahawa sampel kerja semula laser masing-masing mempunyai 3.33% dan 13.73% kurang kerosakan berbanding sampel kerja semula udara panas di bawah keadaan sebelum dan selepas TCT. Untuk memahami lebih lanjut tentang mekanisme kegagalan umum pada sambungan pateri komponen BGA, kajian ini menggabungkan analisis ketumpatan tenaga terikan (SED) untuk mengenal pasti kawasan yang berkemungkinan berlaku retakan. Keputusan simulasi menunjukkan bahawa nilai SED tertinggi, sehingga 3.4048 Pa, berada di penjuru pakej BGA, manakala nilai terendah, sekitar 0.01803 Pa, ditemui di tengah. Pengagihan ini membantu mencari kawasan yang mempunyai tegasan, yang mana retakan mungkin bermula. Peta kontur SED membolehkan perbandingan antara lokasi kegagalan simulasi dan sebenar dengan nilai SED tertinggi menunjukkan tapak kemungkinan kegagalan sambungan pateri bermula. Kaedah ini meningkatkan pemahaman tentang tingkah laku kegagalan dan menyokong reka bentuk dan strategi kerja semula yang lebih dipercayai untuk pemasangan elektronik berketumpatan tinggi. Tambahan pula, tesis ini meneroka kesan proses kerja semula dan penuaan haba pada pembentukan sebatian antara logam (IMC) pada antara muka substrat BGA dan PCB. Pencerapan pada komponen kerja semula (U123) dan bersebelahan (U129) menunjukkan bahawa kerja semula udara panas mendorong pembentukan IMC yang seragam tetapi meluas melalui taburan haba, manakala kerja semula laser menghasilkan corak pertumbuhan yang lebih setempat dan pelbagai, terutamanya pada antara muka substrat PCB. Berdasarkan penemuan ini, kajian ini membentangkan pendekatan rangkaian neural buatan (ANN) novel untuk meramalkan pembentukan ketebalan IMC dalam sambungan pateri komponen BGA di bawah pelbagai tetapan kerja semula dan TCT. Menggunakan data kajian yang meluas, model ANN menunjukkan prestasi ramalan yang baik dengan nilai koefisien penentuan, R-Kuasa 2 (R²) 0.9603 untuk latihan dan 0.9846 untuk pengesahan. Graf sebenar berbanding terunjur mengesahkan kebolehharapan model, manakala pengimbasan mikroskop elektron (SEM) pada sampel keratan rentas mengesahkan ketepatan model, mendedahkan korelasi yang kuat dengan ketebalan IMC yang diramalkan pada kedua-dua sisi substrat BGA dan pad kuprum PCB. Pendekatan ini menunjukkan keberkesanan penggabungan kecerdasan buatan dan analisis eksperimen untuk pengoptimuman kaedah kerja semula, meningkatkan kebolehharapan sambungan pateri dan mengurangkan keperluan untuk ujian berintensif sumber dalam pembuatan elektronik berketumpatan tinggi.